KR20130125231A - 스위치 제어 장치, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

스위치 제어 장치, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예는 하이-사이드 벅 컨버터로 구현된 전력 공급 장치, 그 구동 방법 및 전력 공급 장치에 적용되는 스위치 제어 장치에 관한 것이다.
전력 공급 장치는 입력 전압을 입력받는 일단을 포함하는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드, 및 상기 전력 스위치의 타단과 인덕터 사이에 연결되어 있는 감지 저항을 포함한다.
스위치 제어 장치는, 상기 인덕터와 상기 그라운드 사이에 LED 열이 연결되었을 때, 상기 감지 저항에 발생하는 감지 전압에 따르는 변조 감지 전압과 하이 피크 기준 전압 및 로우 피크 기준 전압을 비교한다. 스위치 제어 장치는 비교 결과에 따라 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어한다. 상기 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준은 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하기 위한 기준이다.

Description

스위치 제어 장치, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법{SWITCH CONTROLLER, POWER SUPPLY DEVICE COMPRISING THE SAME, AND DRIVING METHOD OF THE POWER SUPPLY DEVICE}
본 발명의 실시 예는 벅 컨버터로 구현된 전력 공급 장치, 그 구동 방법 및 전력 공급 장치에 적용되는 스위치 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 LED 열을 구동하는 로우-사이드 벅 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교류 전원(AC)은 브릿지 다이오드(1)를 통과하여 정류된다. 브릿지 다이오드(1)는 교류 전원(AC)을 전파 정류한다. 정류된 전압 즉, 입력 전압이 LED 열을 통해 인덕터(2)에 공급되며, 인덕터(2)는 전력 스위치(S)의 동작에 따라 LED 열에 구동 전류를 공급한다. 전력 스위치(S)를 포함하는 스위칭부(3)는 전력 스위치(S)의 스위칭 동작을 제어한다.
전력 스위치(S)가 온 상태일 때, LED 열에 흐르는 LED 전류는 증가하고, 전력 스위치(S)가 오프 상태일 때, LED 전류는 감소한다.
종래 스위칭부(3)는 전력 스위치(S)에 흐르는 전류의 피크에 따라 스위칭 동작을 제어한다. LED 열에는 전력 스위치(S)의 오프 기간에도 다이오드(4)를 통해 전류가 흐르므로, 전력 스위치(S)에 흐르는 전류의 피크만을 제어하는 방식은 CC(Constant Current) 제어에 한계가 있다.
아울러, 전류 제어 모드에서는 스위칭 듀티를 50% 이하로 제한하거나, 경사보상(slope compensation)을 해야 subharmonic을 방지할 수 있다. 경사 보상이란, 전력 스위치에 흐르는 피크 전류를 제어하기 위한 제어 신호의 기울기를 변화키는 것을 의미한다. 그러면, 스위칭 듀티가 제한되거나, 경사 보상을 위해 복잡한 회로를 사용해야 하는 문제가 발생한다.
CC 제어 특성을 향상시킬 수 있는 스위치 제어 장치, 및 이를 포함하는 벅 컨버터 및 그 구동 방법을 제공하는 것이 본 발명의 실시 예를 통해 해결하고자 하는 과제이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 입력 전압이 전달되는 일단을 포함하는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 인덕터, 상기 그라운드와 플로팅 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드, 상기 플로팅 그라운드 및 상기 인덕터의 일단 사이에 연결되어 있는 감지 저항, 및 상기 인덕터의 타단과 상기 그라운드 사이에 LED 열이 연결되었을 때, 상기 감지 저항에 발생하는 감지 전압, 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 장치를 포함한다.
상기 스위치 제어 장치는, 상기 감지 전압을 반전 증폭한 후 소정의 오프셋 전압을 더해 변조 감지 전압을 생성하고, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 온 시키고, 상기 변조 감지 전압이 상기 하이 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 오프 시킨다.
상기 입력 전압이 교류 입력을 전파 정류하여 생성될 때, 상기 스위치 제어 장치는, 상기 변조 감지 전압을 이용하여 상기 입력 전압의 영교차 시점을 검출하고, 검출된 영교차 시점을 이용하여 상기 입력 전압에 동기된 위상 및 파형을 가지는 상기 하이 피크 신호 및 상기 로우 피크 신호를 생성한다.
상기 스위치 제어 장치는, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준 보다 낮은 기간을 영교차 검출 기간으로 감지하고, 상기 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하여 상기 입력 전압의 한 주기를 설정한 후, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털 정현파 생성부를 포함한다.
상기 디지털 정현파 생성부는, 상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 입력받고, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준보다 작은 기간을 상기 영교차 검출 기간으로 검출하고, 검출 결과에 따라 영교차 검출 신호를 생성하는 영교차 검출부, 상기 영교차 검출 신호 및 소정의 클록 신호를 입력받고, 상기 영교차 검출 신호를 이용하여 연속되는 영교차 시점을 추정하고, 추정된 영교차 시점간의 간격을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하며, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 기준 횟수만큼 에지를 포함하는 정현파 클록 신호를 생성하는 클록 생성부, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 상기 정현판 클록 신호에 따라 상기 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 생성하는 정현파 생성부, 및 상기 제1 디지털 신호 및 상기 제2 디지털 신호 각각을 아날로그 전압 신호로 변환하여 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털-아날로그 변환기를 포함한다.
상기 클록 생성부는, 상기 영교차 검출 신호가 로우 레벨인 기간 중 한 시점과 상기 영교차 검출 신호의 다음 로우 레벨인 기간 중 한 시점간의 기간을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정한다.
상기 정현파 생성부는, 상기 영교차 검출 신호에 따라 상기 입력 전압의 한 주기 단위로, 상기 정현파 클록 신호의 한 주기 단위로 변하는 상기 하이 피크 기준을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 상기 제1 디지털 신호를 생성하고, 상기 정현파 클록 신호의 한 주기 단위로 변하는 상기 로우 피크 기준을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 제2 디지털 신호를 생성한다.
상기 스위치 제어 장치는, 상기 변조 감지 전압과 상기 하이 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 턴 오프를 제어하는 오프 신호를 생성하는 하이 피크 비교기, 상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 턴 온을 제어하는 온 신호를 생성하는 로우 피크 비교기, 상기 오프 신호 및 상기 온 신호를 입력받고, 상기 오프 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키는 레벨의 게이트 제어 신호를 생성하고, 상기 온 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 온 시키는 레벨의 게이트 제어 신호를 생성하는 SR 플립플롭, 및 상기 게이트 제어 신호에 따라 상기 전력 스위치의 게이트 전극에 전달되는 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부를 더 포함한다.
상기 스위치 제어 장치는, 상기 감지 전압을 -N배 증폭하는 반전 증폭기, 및 상기 반전 증폭기의 출력에 상기 오프셋전압을 더하여 상기 변조 감지 전압을 생성하는 오프셋 합산부를 더 포함한다.
상기 감지 전압은 상기 플로팅 그라운드를 기준으로 상기 감지 저항에 발생하는 전압이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 구동 방법은, 입력 전압을 입력받는 일단을 포함하는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드, 및 상기 전력 스위치의 타단과 인덕터 사이에 연결되어 있는 감지 저항을 포함하는 전력 공급 장치에 관한 것이다. 상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 상기 인덕터와 상기 그라운드 사이에 LED 열이 연결되었을 때, 상기 감지 저항에 발생하는 감지 전압에 따르는 변조 감지 전압과 하이 피크 기준 전압을 비교하는 단계, 상기 변조 감지 전압과 로우 피크 기준 전압을 비교하는 단계, 및 상기 변조 감지 전압과 상기 하이 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키고, 상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치를 온 시키는 단계를 포함하고, 상기 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준은 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하기 위한 기준이다.
상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 상기 감지 전압을 반전 증폭하고, 소정의 오프셋 전압을 더해서 상기 변조 감지 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다.
상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 영교차 검출 기간을 감지하는 단계, 상기 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하고, 연속된 영교차 시점을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하는 단계, 및 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계를 더 포함한다.
상기 영교차 검출 기간을 감지하는 단계는, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준보다 낮은 기간을 상기 영교차 검출 기간으로 감지하는 단계를 포함한다.
상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계는, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 기준 횟수만큼 에지를 포함하는 정현파 클록 신호를 생성하는 단계, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 상기 정현파 클록 신호에 따라 상기 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 생성하는 단계, 및 상기 제1 디지털 신호 및 상기 제2 디지털 신호 각각을 아날로그 전압 신호로 변환하여 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 장치는, 입력 전압이 일단에 공급되는 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 LED 열에 전류를 공급하고, 상기 전력 스위치의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드를 포함하는 전력 공급 장치에 적용될 수 있다. 상기 스위치 제어 장치는, 상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 감지 저항에 발생하는 감지 전압을 반전 증폭하는 반전 증폭기, 및 상기 반전 증폭기의 출력에 소정의 오프셋 전압을 더해 변조 감지 전압을 생성하는 오프셋 합산부를 포함하고, 상기 변조 감지 전압, 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어한다.
본 발명의 실시 예는 CC 제어 특성을 향상시킬 수 있는 스위치 제어 장치, 및 이를 포함하는 벅 컨버터 및 그 구동 방법을 제공한다.
도 1은 종래 LED 열을 구동하는 로우-사이드 벅 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 DSG를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 발생하는 변조 감지 전압, 영교차검출신호, 정현파 클록 신호, 하이 피크 기준, 및 로우 피크 기준을 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이 피크 기준, 로우 피크 기준, 변조 감지 전압, 게이트 신호, 감지 전압, LED 전류 및 스위칭 주파수를 나타낸 파형도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위치 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이 피크 기준, 로우 피크 기준, 변조 감지 전압, 게이트 신호, 감지 전압, LED 전류 및 스위칭 주파수를 나타낸 파형도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해서 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치는 하이-사이드 벅 컨버터(buck converter)로 구현되어있다. 하이-사이드 벅 컨버터에서는, 전력 스위치(M)의 드레인 전극이 입력 전압(VIN)에 직접적으로 연결되어 있다.
본 발명의 실시 예에서 입력 전압(VIN)은 교류 입력(AC)이 전파 정류되어 생성되는 전압이다. 본 발명의 실시 예에 따른 하이-사이드 벅 컨버터와 달리, 도 1에 도시된 종래 로우-사이드 벅 컨버터에서 전력 스위치(S)는 그라운드와 LED 열 사이에 연결되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 스위치(M)는 스위치 제어 장치(30)로부터 전달되는 게이트 신호(VG)에 따라 스위칭 동작한다. 전력 스위치(M)는NMOSFET(n-channel metal oxide semiconductor filed effect transistor)으로 구현된다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 타입의 트랜지스터 소자가 적용될 수 있다.
전력 공급 장치(40)는 전력 스위치(M), 브릿지 다이오드(bridge diode)(10), 다이오드(D), 인덕터(L), 스위치 제어 장치(30)를 포함한다. 스위치 제어 장치(30) 및 전력 스위치(M) 각각은 하나의 칩으로서 두 구성이 한 패키지로 형성될 수 있다.
브릿지 다이오드(10)는 4 개의 다이오드(11-14)로 구성되며, 입력 교류 전원(AC)을 전파 정류하여, 입력 전압(VIN)을 생성한다. 입력 전압(VIN)은 전파 정류 파형이다.
전력 스위치(M)은 브릿지 다이오드(11)의 출력 단에 연결되어 있는 드레인 전극, 스위치 제어 장치(30)로부터 전달되는 게이트 신호(VG)가 입력되는 게이트 전극, 및 플로팅 그라운드(FGND)에 연결되어 있는 소스 전극을 포함한다.
LED 열(20)은 직렬 연결되어 있는 복수의 LED 소자를 포함한다.
감지 저항(RS)은 플로팅 그라운드(FGND)에 연결되어 있는 일단 및 인덕터(L)의 일단에 연결되어 있는 타단을 포함한다. LED 열(20)에 흐르는 전류(이하, LED 전류(ILED))가 감지 저항(RS)을 통과하면서 발생하는 감지 전압(VCS)은 입력 전압(VIN)의 영교차 검출 및 스위칭 동작을 제어하는데 사용된다. 감지 전압(VCS)은 플로팅 그라운드(FGND)에 비해 낮은 전위이므로 항상 음의 전압이다.
인덕터(L)의 타단은 LED 열(20)의 일단에 연결되어 있고, LED 열(20)의 타단은 그라운드에 연결되어 있다. 따라서 인덕터(L)에 흐르는 전류(IL)가 LED 열(20)에 공급되고, LED 열(20)은 인덕터 전류(IL)에 따라 발광한다.
다이오드(D)는 플로팅 그라운드(FGND)와 그라운드 사이에 연결되어 있다. 전력 스위치(M)가 오프 상태인 기간 동안 LED 열(20)에 흐르는 전류가 다이오드(D)를 통과한다.
전력 스위치(M)가 턴 온 되면, 입력 전압(VIN)에 의해 인덕터(L)에 에너지가 쌓이기 시작한다. 전력 스위치(M)의 온 기간 동안 인덕터(L)에 에너지가 쌓이고, 인덕터 전류(IL)는 상승한다. 이 때, 인덕터 전류(IL)는 LED 열(20)을 통해 그라운드로 흐른다.
전력 스위치(M)가 턴 오프 되면, 인덕터(L)에 쌓였던 에너지가 감소되기 시작한다. 전력 스위치(M)의 오프 기간 동안 인덕터(L)의 에너지가 감소하면서, 인덕터 전류(IL)는 감소한다. 이 때, 인덕터 전류(IL)는 LED 열(20) 및 다이오드(D)를 통해 프리 휠링(free wheeling)한다.
스위치 제어 장치(30)는 감지 전압(VCS)을 이용하여 입력 전압(VIN)의 영 교차 시점을 검출하고, 검출된 영 교차 시점을 이용하여 입력 전압(VIN)에 동기된 위상 및 파형을 가지는 하이 피크 신호(VPH) 및 로우 피크 신호(VPL)를 생성한다. 스위치 제어 장치(30)는 감지 전압(VCS), 하이 피크 신호(VPH), 및 로우 피크 신호(VPL)을 이용해 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어한다.
스위치 제어 장치(30)는 디지털 정현파 발생기(Digital Sine-wave Generator, 이하 DSG)(100), 하이 피크 비교기(200), 로우 피크 비교기(250), SR 플립플롭(300), 게이트 구동부(350), 반전증폭기(400), 및 오프셋 합산부(450)를 포함한다.
벅 컨버터에서, 출력 전압(VOUT)은 항상 입력 전압(VIN)보다 같거나 낮게 제어된다. 이 때, 출력 전압(VOUT)은 LED 열을 형성하는 LED의 갯수(n)에 포워딩 전압(VF)을 곱한 값(n*VF)이고, 포워딩 전압(VF)이란, LED 소자에 전류가 흐를 때 LED 양단에 발생하는 전압 차를 의미한다.
입력전압(VIN)이 원하는 출력 전압(VOUT) 보다 낮아지게 되면, 출력전압은 원하는 레벨로 제어되지 못하고, 출력단으로 출력 전류가 흐르지 못한다. 따라서 감지저항(RS)에도 전류가 흐르지 않아 감지 전압(VS)은 플로팅 그라운드(FGND)와 동일한 전위가 된다.
본 발명의 실시예에서, 출력전류 즉, LED 전류(ILED)와 감지저항(RS)에 흐르는 전류는 동일하다. 따라서 감지저항(RS)에 의해 센싱되는 감지전압(VCS)으로 출력전류(또는 LED전류)를 감지한다.
예를 들어, 입력 전압(VIN)이 영 전압 근처일 때, 입력 전압(VIN)은 원하는 레벨의 출력 전압(VOUT)보다 작아 LED 전류(ILED)가 발생하지 않는다. 따라서 감지 전압(VS)은 플로팅 그라운드(FGND)와 동일한 전위가 된다.
스위치 제어 장치(30)는 감지 전압(VCS)을 반전 증폭 시킨 후 소정의 오프셋 전압(VOFS)을 더해서 변조 감지 전압(VCSN)을 생성한다. 변조 감지 전압(VCSN)은 LED 전류(ILED)와 유사한 파형이다. 따라서 변조 감지 전압(VCSN)은 입력 전압(VIN)이 영전압 근처일 때, 가장 낮은 전위를 가진다. 본 발명의 실시 예는 이를 이용하여 영전압 교차 시점을 검출할 수 있다.
구체적으로, 반전증폭기(400)는 감지 전압(VCS)을 -N 배 증폭하고, 오프셋 합산부(450)는 반전증폭기(400)의 출력에 오프셋전압(VOFS)을 더하여 변조 감지 전압(VCSN)을 생성한다.
스위치 제어 장치(30)는 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준(VPL)보다 작아지는 구간을 검출(이하, 영교차 검출 기간)하고, 영교차 검출 기간의 가운데 시점을 영교차 시점으로 판단할 수 있다. 스위치 제어 장치(30)가 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하는 방법은 이와 다를수도 있다. 예를 들어, 영교차 검출 기간의 임의 시점, 시작 시점 또는 종료 시점을 영교차 시점으로 판단할 수 있다.
DSG(100)는 변조 감지 전압(VCSN)을 이용하여 영교차 검출 기간으로 감지하고, 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하여 입력 전압(VIN)의 한 주기를 설정한 후, 설정된 입력 전압(VIN)의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)을 생성한다.
하이 피크 기준(VPH)은 LED 열(20)에 흐르는 전류(이하, LED 전류)(ILED)의 하이 피크를 제어하기 위한 기준 신호이고, 로우 피크 기준(VPL)은 LED 전류(ILED)의 로우 피크를 제어하기 위한 기준 신호이다.
하이 피크란 전력 스위치(M)의 온 기간 동안 증가하는 LED 전류(ILED)의 상한을 의미하고, 로우 피크란 전력 스위치(M)의 오프 기간 동안 감소하는 LED 전류(ILED)의 하한을 의미한다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 DSG(100)를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 DSG를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 발생하는 변조 감지 전압, 영교차검출신호, 정현파 클록 신호, 하이 피크 기준, 및 로우 피크 기준을 나타낸 파형도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, DSG(100)은 영교차 검출부(110), 클록 생성부(120), 정현파 생성부(130), 및 디지털-아날로그 변환부(Digital-Analog Converter, DAC)(140)를 포함한다.
영교차 검출부(110)는 변조 감지 전압(VCSN)과 로우 피크 기준(VPL)을 입력받고, 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준(VPL)보다 작은 영교차 검출 기간을 검출하고, 검출된 결과에 따라 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)를 생성한다.
도 4에서 첫 번째 영교차 검출 기간의 일부인 ZCD_P1, 두 번째 영교차 검출 기간 ZCD_P2 및 세 번째 영교차 검출 기간 ZCD_P3가 도시되어 있다. 본 발명의 실시 예에 따르는 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)은 영교차 검출 기간 동안 로우 레벨이고, 나머지 기간에는 하이 레벨이다.
클록 생성부(120)는 영교차 검출 신호(ZCD_OUT) 및 소정의 클록 신호(CLK)를 입력받고, 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)를 이용하여 입력 전압(VIN)의 한 주기를 설정하고, 설정된 한 주기 동안 소정 주파수를 가지는 정현파 클록 신호(CLKG)를 생성한다.
클록 생성부(120)는 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)를 이용하여 연속되는 영교차 시점을 추정하고, 추정된 영교차 시점간의 간격을 입력 전압(VIN)의 한 주기로 설정한다. 예를 들어, 클록 생성부(120)는 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)가 로우 레벨인 기간 중 한 시점을 영교차 시점으로 추정하고, 다음 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)가 로우 레벨인 기간 중 한 시점을 다음 영교차 시점으로 추정하며, 두 영교차 시점간의 간격을 입력 주기(VIN)의 한 주기로 설정한다.
클록 생성부(120)는 설정된 입력 전압(VIN)의 한 주기 동안 소정 개수의 에지(edge)를 포함하는 정현파 클록 신호(CLKG)를 생성한다. 구체적으로, 클록 생성부(120)는 소정의 클록 신호(CLK)를 분주하여 추정된 입력 전압(VIN)의 한 주기 동안 소정 개수의 에지를 가지는 정현파 클록 신호(CLKG)를 생성한다. 이 때, 소정 개수는 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)이 입력 전압(VIN)과 유사한 정현파가 되도록 적절히 설정될 수 있다. 이하, 입력 전압(VIN)의 한 주기 동안 정현파 클록 신호(CLKG)의 에지 개수를 기준 횟수라 한다.
예를 들어, 감소하는 변조 감지 전압(VCSN)이 시점 T0에 로우 피크 기준(VPL)에 도달하고, 입력 전압(VIN)이 영전압 교차 이후의 증가에 따라 증가하는 변조 감지 전압(VCSN)이 시점 T1에 로우 피크 기준(VPL)에 도달한다고 설정한다.
그리고 변조 감지 전압(VCSN)이 시점 T2 및 시점 T3에 로우 피크 기준(VPL)에 도달하고, 시점 T4 및 시점 T5에 로우 피크 기준(VPL)에 도달한다고 설정한다. 본 발명의 실시 예에 따른 클록 생성부(120)는 영교차 검출 기간의 중간 시점을 영교차 시점으로 추정하는 것으로 설정한다.
클록 생성부(120)는 기간 T01-T23을 입력 전압(VIN)의 한 주기로 설정하고, 설정된 한 주기동안 기준 횟수(예를 들어, 22회)의 상승 에지를 가지는 주파수의 정현파 클록 신호(CLKG)를 시점 T23 이후부터 생성한다. 즉, 기간 T23-T45 동안 발생하는 클록 신호(CLKG)의 주파수는 입력 신호(VIN)의 직전 주기(기간 T01-T23)에 따라 결정된다.
기간 T01-T23 동안 클록 생성부(120)가 생성하는 정현파 클록 신호(CLKG)의 주파수 역시 시점 T01을 기준으로 입력 신호(VIN) 직전 주기에 따라 결정된다.
정현파 생성부(130)는 설정된 입력 전압(VIN)의 한 주기 단위로 정현파 클록 신호(CLKG)에 따라 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)를 생성한다. 정현파 생성부(130)는 정현파 클록 신호(CLKG)의 한 주기 단위로 변하는 하이 피크 기준(VPH)을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 제1 디지털 신호(DS1)를 생성하고, 정현파 클록 신호(CLKG)의 한 주기 단위로 변하는 로우 피크 기준(VPL)을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 제2 디지털 신호(DS2)를 생성한다.
정현파 생성부(130)는 입력 전압(VIN)의 한 주기 단위로 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)를 생성하기 위해 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)를 입력받을 수 있다.
예를 들어, 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2) 각각은 n 비트 단위의 디지털 신호일 수 있다. 즉, 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL) 각각이 정현파 클록 신호(CLKG)에 동기되어 변하는 값을 n 비트 디지털 값으로 표시된다. 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2) 각각의 증가량 또는 감소량은 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL) 각각이 정현파를 구현하면서 도 4에 도시된 바와 같이 간격을 유지할 수 있도록 설정된다.
DAC(140)는 입력된 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2) 실시간으로 아날로그 전압 신호로 변환하여 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)를 생성하여 출력한다.
그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 정현파 클록 신호(CLKG)의 상승 에지에동기되어 증가 또는 감소하면서 정현파에 따르는 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)이 발생한다.
도 4에 도시된 바와 같이 영 교차 시점(T10) 이후에 발생하는 정현파 클록신호(GCLK)의 첫번째 에지(E1)가 발생하는 시점(T11)부터 11번째 에지가 발생하는 시점(T12)까지의 기간 동안, 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)가 증가하고, 정현파 클록 신호(CLKG)의 상승 에지에 동기되어 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)이 증가한다.
본 발명의 실시 예에서는 시점 T11에 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)가 증가하지 않고, 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)도 증가하지 않는다. 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)을 이용하여 입력 전압(VIN)의 영교차 검출 기간을 감지하기 위해 일정한 값으로 유지되는 구간을 설정한 것이다.
열 두번째 에지(E12)가 발생하는 시점(T13)부터 22번째 에지가 발생하는 시점(T15)까지의 기간 동안, 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)가 감소하고, 정현파 클록 신호(CLKG)의 상승 에지에 동기되어 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)이 감소한다.
본 발명의 실시 예에서는 시점 T13에 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)가 감소하지 않고, 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)도 감소하지 않는다. 이는 정현파와 유사한 파형을 구현하기 위한 설계 변경으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에 따른 DSG(100)는 영 교차 시점을 영교차 검출 기간의 중간 시점으로 설정하였으나, 이와 달리 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)의 상승 에지, 하강 에지, 또는 영교차 검출 기간의 임의의 시점으로 설정할 수 있다. 영교차 검출 기간 매우 짧은 시간으로, 임의의 시점, 상승 에지 시점, 및 하강 에지 시점은 시간적으로 매우 가까운 시점일 수 있다.
하이 피크 비교기(200)는 변조 감지 전압(VCSN) 및 하이 피크 기준(VPH)를 비교한 결과에 따라 전력 스위치(M)의 턴 오프를 제어하는 오프 신호(OFF)를 생성한다.
변조 감지 전압(VCSN)은 하이 피크 비교기(200)의 비반전 단자(+)에 입력되고, 하이 피크 기준(VPH)은 하이 피크 비교기(200)의 반전 단자(-)에 입력된다. 하이 피크 비교기(200)는 비반전 단자(+)에 입력되는 신호가 반전 단자(-)에 입력되는 신호 이상이면 하이 레벨의 오프 신호(OFF)를 출력하고, 그렇지 않으면 로우 레벨의 오프 신호(OFF)를 출력한다.
로우 피크 비교기(250)는 변조 감지 전압(VCSN) 및 로우 피크 기준(VPL)를 비교한 결과에 따라 전력 스위치(M)의 턴 온을 제어하는 온 신호(ON)를 생성한다.
변조 감지 전압(VCSN)은 로우 피크 비교기(250)의 반전 단자(-)에 입력되고, 로우 피크 기준(VPL)은 로우 피크 비교기(250)의 비반전 단자(+)에 입력된다. 로우 피크 비교기(250)는 비반전 단자(+)에 입력되는 신호가 반전 단자(-)에 입력되는 신호 이상이면 하이 레벨의 온 신호(ON)를 출력하고, 그렇지 않으면 로우 레벨의 온 신호(ON)를 출력한다.
SR 플립플롭(300)은 온 신호(ON)에 따라 전력 스위치(M)의 턴 온을 제어하는 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성하고, 오프 신호(OFF)에 따라 전력 스위치(M)의 턴 오프를 제어하는 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성한다.
SR 플립플롭(300)은 셋단(S)에 입력되는 신호가 하이 레벨이면 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성하고, 리셋단(R)에 입력되는 신호가 하이 레벨이면 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성하여 반전 출력단(Qb)를 통해 출력한다. 온 신호(ON)는 SR 플립플롭(300)의 리셋단(R)에 입력되고, 오프 신호(OFF)는 SR 플립플롭(300)의 셋단(R)에 입력된다.
따라서 변조 감지 전압(VCSN)이 하이 피크 기준(VPH)에 도달하여 하이 레벨의 오프 신호(OFF)가 생성되면, SR 플립플롭(300)은 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성하고, 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준(VPL)에 도달하여 하이 레벨의 온 신호(ON)가 생성되면, SR 플립플롭(300)은 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)를 생성한다.
게이트 구동부(350)는 게이트 제어 신호(VGC)에 따라 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 신호(VG)를 생성한다. 게이트 신호(VG)가 하이 레벨이면 전력 스위치(M)는 턴 온되고, 게이트 신호(VG)가 로우 레벨이면 전력 스위치(M)는 턴 오프된다. 게이트 구동부(35는 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)에 따라 하이 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성하고, 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC)에 따라 로우 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하이 피크 기준, 로우 피크 기준, 변조 감지 전압, 게이트 신호, 감지 전압, LED 전류 및 스위칭 주파수를 나타낸 파형도이다.
LED 전류(ILED)는 게이트 신호(VG)의 하이 레벨 기간(전력 스위치(M)의 온 기간) 동안 증가하고, 게이트 신호(VG)의 로우 레벨 기간(전력 스위치(M)의 오프 기간) 동안 감소하며, 감지 전압(VCS)은 LED 전류(ILED)에 따라 변한다. 단, 감지 전압(VCS)은 음의 전압으로서, LED 전류(ILED)의 변화와 역상으로 변한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, LED 전류(ILED)가 증가하는 동안 음의 감지 전압(VCS)은 낮아지고, LED 전류(ILED)가 감소하는 동안 음의 감지 전압(VCS)은 높아진다.
감지 전압(VCS)이 -N배 증폭되고 오프셋 전압(VOFS)이 더해진 변조 감지 전압(VCSN)이 도 5에 도시된 바와 같이 생성된다. 즉, 변조 감지 전압(VCSN)은 전력 스위치(M)의 온 기간 동안 증가하고, 전력 스위치(M)의 오프 기간 동안 감소한다.
변조 감지 전압(VCSN)이 하이 피크 기준(VPH)에 도달하는 시점(예를 들어, T21)에 게이트 신호(VG)는 로우 레벨이 되어 전력 스위치(M)가 턴 오프 된다. 그러면, 시점 T21부터 LED 전류(ILED)가 감소하고, 음의 감지 전압(VCS)은 증가하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 감소한다.
감소하던 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준(VPL)에 도달하는 시점(예를 들어, T22)에 게이트 신호(VG)는 하이 레벨이 되어, 전력 스위치(M)가 턴 온 된다. 그러면, 시점 T22부터 LED 전류(ILED)가 증가하고, 음의 감지 전압(VCS)은 감소하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 증가한다.
증가하던 변조 감지 전압(VCSN)이 하이 피크 기준(VPH)에 도달하는 시점(예를 들어, T23)에 게이트 신호(VG)는 로우 레벨이 되어 전력 스위치(M)가 턴 오프 된다. 그러면, 시점 T23부터 LED 전류(ILED)가 감소하고, 음의 감지 전압(VCS)은 증가하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 감소한다.
이와 같은 방식으로 변조 감지 전압(VCSN), 하이 피크 기준(VPH), 및 로우 피크 기준(VPL)에 따라 스위칭 동작이 제어된다.
다만, 기간 T20-T21 및 T23과 같이, 영교차 검출 기간을 포함하는 기간 동안 하이 레벨의 게이트 신호(VG)에 따라 전력 스위치(M)가 온 상태이지만, 입력 전압(VIN)이 영 전압 근처이기 때문에, 변조 감지 전압(VCSN)이 스위칭 동작에 따라 변하지 않는 기간이 발생한다.
예를 들어, 시점 T24에 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준(VPL)에 도달하여 하이 레벨의 게이트 신호(VG)에 따라 전력 스위치(M)가 턴 온 되었으나, 변조 감지 전압(VCSN)이 상승하지 않고 감소한다.
아울러, 스위칭 주파수(Fosc)는 입력 전압(VIN)이 증가할수록 감소하고, 입력 전압(VIN)이 감소할수록 증가한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 공급 장치는 LED 전류에 따르는 감지 전압을 이용하여 입력 전압의 영교차 시점을 추정하고, 입력 전압의 위상 및 파형에 따르는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준을 설정하여, LED 전류의 리플을 제어할 수 있다. 따라서 CC 특성이 향상된다.
아울러, 입력 전압의 한 주기에서, 입력 전압의 크기에 따라 하이 피크 기준과 로우 피크 기준 간의 간격이 달라진다. 예를 들어, 입력 전압의 한 주기 중 입력 전압이 높을 때 두 기준 간의 간격이 넓고, 입력 전압이 낮을 때 두 기준 간의 간격이 좁다. 따라서 스위칭 주파수도 변하여 EMI 특성이 향상된다.
또한, 종래 벅 컨버터에서 듀티를 50%로 제한하거나 경사 보상을 해야하는 것과 달리, 50% 이상의 듀티를 사용할 수 있고 별도의 경사 보상을 할 필요가 없다.
그리고 종래 LED 열의 양단 전압이 고전압으로 LED 열 양단의 전압을 검출하기 어려운 점이 있었다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 플로팅 그라운드에 LED 열이 연결되어 있어 LED 열 양단 전압 검출이 용이하다.
지금까지는 전력 공급 장치의 입력이 교류인 경우를 설명하였다.
이하, 전력 공급 장치의 입력이 직류인 경우를 설명한다. 전력 공급 장치의 입력이 직류인 경우, 입력 전압(VIN)은 일정한 값이다. 따라서 전력 공급 장치의 입력이 직류인 경우 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준이 정현파를 따르지 않고 일정한 값이다.
직류 입력인 경우 스위치 제어 장치(30)는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준 각각을 일정한 값으로 설정하고, 변조 감지 전압(VCSN)이 하이 피크 기준에 도달할 때 전력 스위치(M)를 턴 오프시키고, 변조 감지 전압(VCSN)이 로우 피크 기준에 도달할 때 전력 스위치(M)를 턴 온 시킨다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위치 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 스위칭 제어 장치(30')는 앞선 실시 예의 스위칭 제어 장치(30)와 비교해 하이 피크 기준(VPH') 및 로우 피크 기준(VPL')은 직류 입력에 따라 일정한 전압으로 고정되어 있다. 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 도시하였다.
도 6에 디지털 정현파 생성부가 도시되어 있지 않으나, 디지털 정현파 생성부가 스위치 제어 장치(30')에 포함될 수 있다. 직류 입력인 경우, 영교차 검출 신호(ZCD_OUT)는 항상 하이(또는 항상 로우)로 유지되고, 디지털 정현파 생성부는 디지털 정현파가 아닌 일정한 하이 피크 기준(VPH') 및 로우 피크 기준(VPL')을 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이 피크 기준, 로우 피크 기준, 변조 감지 전압, 게이트 신호, 감지 전압, LED 전류 및 스위칭 주파수를 나타낸 파형도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시점 T31에 변조 감지 전압(VCSN)이 하이 피크 기준(VPH')에 도달하면, 하이 레벨의 오프 신호(OFF)에 따라 게이트 신호(VG)가 로우 레벨이 된다. 따라서 전력 스위치(M)가 턴 오프 된다.
그러면, 시점 T31부터 LED 전류(ILED)가 감소하고, 음의 감지 전압(VCS)은 증가하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 감소한다.
감소하던 변조 감지 전압(VCSN)이 시점 T32에 로우 피크 기준(VPL')에 도달하면, 하이 레벨의 온 신호(ON)에 따라 게이트 신호(VG)가 하이 레벨이 된다. 따라서 전력 스위치(M)가 턴 온 된다.
그러면, 시점 T32부터 LED 전류(ILED)가 증가하고, 음의 감지 전압(VCS)은 감소하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 증가한다.
증가하던 변조 감지 전압(VCSN)이 시점 T33에 하이 피크 기준(VPH')에 도달하면, 하이 레벨의 오프 신호(OFF)에 따라 게이트 신호(VG)가 로우 레벨이 된다. 따라서 전력 스위치(M)가 턴 오프 된다.
그러면, 시점 T33부터 LED 전류(ILED)가 감소하고, 음의 감지 전압(VCS)은 증가하며, 변조 감지 전압(VCSN)은 감소한다.
이와 같이, 일정한 값으로 고정된 하이 피크 기준(VPH) 및 로우 피크 기준(VPL)에 따라 LED 전류(ILED)가 제어되므로, 스위칭 주파수(Fosc)는 일정한 값을 가진다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전력 공급 장치(40), 전력 스위치(M), 브릿지 다이오드(10)
다이오드(D, 11-14), 인덕터(L), 스위치 제어 장치(30), LED 열(20)
디지털 정현파 발생기(100), 하이 피크 비교기(200), 로우 피크 비교기(250)
SR 플립플롭(300), 게이트 구동부(350), 반전증폭기(400)
오프셋 합산부(450), 영교차 검출부(110), 클록 생성부(120)
정현파 생성부(130), 디지털-아날로그 변환부(140)

Claims (20)

  1. 입력 전압이 전달되는 일단을 포함하는 전력 스위치,
    상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 일단을 포함하는 인덕터,
    상기 그라운드와 플로팅 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드,
    상기 플로팅 그라운드 및 상기 인덕터의 일단 사이에 연결되어 있는 감지 저항, 및
    상기 인덕터의 타단과 상기 그라운드 사이에 LED 열이 연결되었을 때, 상기 감지 저항에 발생하는 감지 전압, 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 장치를 포함하는 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 감지 전압을 반전 증폭한 후 소정의 오프셋 전압을 더해 변조 감지 전압을 생성하고, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 온 시키고, 상기 변조 감지 전압이 상기 하이 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키는 전력 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력 전압이 교류 입력을 전파 정류하여 생성될 때,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 변조 감지 전압을 이용하여 상기 입력 전압의 영교차 시점을 검출하고, 검출된 영교차 시점을 이용하여 상기 입력 전압에 동기된 위상 및 파형을 가지는 상기 하이 피크 신호 및 상기 로우 피크 신호를 생성하는 전력 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준 보다 낮은 기간을 영교차 검출 기간으로 감지하고, 상기 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하여 상기 입력 전압의 한 주기를 설정한 후, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털 정현파 생성부를 포함하는 전력 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 정현파 생성부는,
    상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 입력받고, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준보다 작은 기간을 상기 영교차 검출 기간으로 검출하고, 검출 결과에 따라 영교차 검출 신호를 생성하는 영교차 검출부,
    상기 영교차 검출 신호 및 소정의 클록 신호를 입력받고, 상기 영교차 검출 신호를 이용하여 연속되는 영교차 시점을 추정하고, 추정된 영교차 시점간의 간격을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하며, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 기준 횟수만큼 에지를 포함하는 정현파 클록 신호를 생성하는 클록 생성부,
    상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 상기 정현판 클록 신호에 따라 상기 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 생성하는 정현파 생성부, 및
    상기 제1 디지털 신호 및 상기 제2 디지털 신호 각각을 아날로그 전압 신호로 변환하여 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 전력 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클록 생성부는,
    상기 영교차 검출 신호가 로우 레벨인 기간 중 한 시점과 상기 영교차 검출 신호의 다음 로우 레벨인 기간 중 한 시점간의 기간을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하는 전력 공급 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 정현파 생성부는,
    상기 영교차 검출 신호에 따라 상기 입력 전압의 한 주기 단위로, 상기 정현파 클록 신호의 한 주기 단위로 변하는 상기 하이 피크 기준을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 상기 제1 디지털 신호를 생성하고, 상기 정현파 클록 신호의 한 주기 단위로 변하는 상기 로우 피크 기준을 나타내는 복수의 디지털 값을 직렬적으로 배열하여 제2 디지털 신호를 생성하는 전력 공급 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 변조 감지 전압과 상기 하이 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 턴 오프를 제어하는 오프 신호를 생성하는 하이 피크 비교기,
    상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 턴 온을 제어하는 온 신호를 생성하는 로우 피크 비교기,
    상기 오프 신호 및 상기 온 신호를 입력받고, 상기 오프 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키는 레벨의 게이트 제어 신호를 생성하고, 상기 온 신호에 따라 상기 전력 스위치를 턴 온 시키는 레벨의 게이트 제어 신호를 생성하는 SR 플립플롭, 및
    상기 게이트 제어 신호에 따라 상기 전력 스위치의 게이트 전극에 전달되는 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부를 더 포함하는 전력 공급 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 감지 전압을 -N배 증폭하는 반전 증폭기, 및
    상기 반전 증폭기의 출력에 상기 오프셋전압을 더하여 상기 변조 감지 전압을 생성하는 오프셋 합산부를 더 포함하는 전력 공급 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지 전압은 상기 플로팅 그라운드를 기준으로 상기 감지 저항에 발생하는 전압인 전력 공급 장치.
  11. 입력 전압을 입력받는 일단을 포함하는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 타단과 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드, 및 상기 전력 스위치의 타단과 인덕터 사이에 연결되어 있는 감지 저항을 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 그라운드 사이에 LED 열이 연결되었을 때, 상기 감지 저항에 발생하는 감지 전압에 따르는 변조 감지 전압과 하이 피크 기준 전압을 비교하는 단계,
    상기 변조 감지 전압과 로우 피크 기준 전압을 비교하는 단계, 및
    상기 변조 감지 전압과 상기 하이 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키고, 상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치를 온 시키는 단계를 포함하고,
    상기 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준은 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하기 위한 기준인 전력 공급 장치의 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지 전압을 반전 증폭하고, 소정의 오프셋 전압을 더해서 상기 변조 감지 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 비교한 결과에 따라 영교차 검출 기간을 감지하는 단계,
    상기 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하고, 연속된 영교차 시점을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하는 단계, 및
    상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계를 더 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영교차 검출 기간을 감지하는 단계,
    상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준보다 낮은 기간을 상기 영교차 검출 기간으로 감지하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계는,
    상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 기준 횟수만큼 에지를 포함하는 정현파 클록 신호를 생성하는 단계,
    상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 상기 정현파 클록 신호에 따라 상기 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 생성하는 단계, 및
    상기 제1 디지털 신호 및 상기 제2 디지털 신호 각각을 아날로그 전압 신호로 변환하여 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  16. 입력 전압이 일단에 공급되는 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 LED 열에 전류를 공급하고, 상기 전력 스위치의 타단과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 다이오드를 포함하는 전력 공급 장치의 스위치 제어 장치에 있어서,
    상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 감지 저항에 발생하는 감지 전압을 반전 증폭하는 반전 증폭기, 및
    상기 반전 증폭기의 출력에 소정의 오프셋 전압을 더해 변조 감지 전압을 생성하는 오프셋 합산부를 포함하고,
    상기 변조 감지 전압, 상기 LED 열에 흐르는 LED 전류의 상한 및 하한을 제어하는 하이 피크 기준 및 로우 피크 기준을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 온 시키고, 상기 변조 감지 전압이 상기 하이 피크 기준에 도달하는 시점에 상기 전력 스위치를 턴 오프 시키는 스위치 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 입력 전압이 교류 입력을 전파 정류하여 생성될 때,
    상기 스위치 제어 장치는,
    상기 변조 감지 전압을 이용하여 상기 입력 전압의 영교차 시점을 검출하고, 검출된 영교차 시점을 이용하여 상기 입력 전압에 동기된 위상 및 파형을 가지는 상기 하이 피크 신호 및 상기 로우 피크 신호를 생성하는 스위치 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준 보다 낮은 기간을 영교차 검출 기간으로 감지하고, 상기 감지된 영교차 검출 기간 중 영교차 시점을 결정하여 상기 입력 전압의 한 주기를 설정한 후, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 전파 정류 정현파를 따르는 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털 정현파 생성부를 포함하는 스위치 제어 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 디지털 정현파 생성부는,
    상기 변조 감지 전압과 상기 로우 피크 기준을 입력받고, 상기 변조 감지 전압이 상기 로우 피크 기준보다 작은 기간을 상기 영교차 검출 기간으로 검출하고, 검출 결과에 따라 영교차 검출 신호를 생성하는 영교차 검출부,
    상기 영교차 검출 신호 및 소정의 클록 신호를 입력받고, 상기 영교차 검출 신호를 이용하여 연속되는 영교차 시점을 추정하고, 추정된 영교차 시점간의 간격을 상기 입력 전압의 한 주기로 설정하며, 상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 기준 횟수만큼 에지를 포함하는 정현파 클록 신호를 생성하는 클록 생성부,
    상기 설정된 입력 전압의 한 주기 동안 상기 정현파 클록 신호에 따라 상기 기준 횟수만큼 증가 및 감소하는 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 생성하는 정현파 생성부, 및
    상기 제1 디지털 신호 및 상기 제2 디지털 신호 각각을 아날로그 전압 신호로 변환하여 상기 하이 피크 기준 및 상기 로우 피크 기준을 생성하는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 스위치 제어 장치.
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